JPH11121825A - 圧電トランス電源の実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電振動子の機械振動を阻害せずに、振動の
節点付近で容易に支持ができ、かつ、高電圧から絶縁が
容易に確保できる圧電トランスの実装構造を提供する。 【解決手段】 圧電トランス素子１１と回路基板とを電
気的に接続するための接続部材１９は、硬質絶縁板２３
の片面に、複数の帯状導体１６を設けた可撓性絶縁部材
１７を接合し形成する。ついで帯状導体面に圧電トラン
ス素子を装着し、帯状導体とはんだ付け等の方法で接続
する。圧電トランス素子は、あらかじめ硬質絶縁板の所
定の位置に設けた凹状切り欠き２１を利用し、可撓性の
絶縁シートを巻き付けて接続部材に固定する。更に、回
路基板と帯状導体をはんだ付け等で接続する。その後、
圧電トランス素子及び接続部材の上下面を反転し、接続
部材と回路基板が圧電トランス素子を挟み込むような配
置で、接続部材を回路基板にピン等により実装し、圧電
トランス電源を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電セラミック矩
形板を用いた圧電トランス素子を電源回路基板に接続す
るための圧電トランス電源の実装構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電セラミック矩形板の応用の一つとし
て圧電トランスが知られている。一般に圧電トランス
は、圧電素子のピエゾ効果を利用して機械振動を発生さ
せて２次側電極から変換された電圧を取り出す電圧変換
素子である。これは従来の巻線形の電磁トランスに比べ
て単純な構造で、小型・低背化が図れる特徴があり、近
年高電圧発生装置として液晶デスプレイのバックライト
点灯装置や複写機のトナー帯電用などに、その用途が検
討されてきた。

【０００３】圧電振動矩形板の材料としては、セラミッ
ク、ニオブ酸リチウム単結晶を用いることが多く、一般
的な構造としては図５の概略図に示すように圧電トラン
ス素子１１の表面又は側面にそれぞれ電力を入力、出力
できる入力電極１２ａ，１２ｂと出力電極１３ａを形成
して圧電トランスとし、電力の取り出しは、この圧電ト
ランス素子１１上に形成された電極にリード線１２ｃ，
１２ｄ，１３ｄを直接はんだ付け等の手段で取り出し、
図６のように導体パターンが形成された可撓性絶縁部材
を接合された接続部材１７を介したり、又は回路基板１
４上の導体パターンに直接接続し、圧電トランス素子駆
動用電源回路部品と電気的に接続していた。

【０００４】次に、圧電トランスの固定と、高電圧の絶
縁を目的に図６のようなケース１５で、構成される実装
構造が一般的に採用されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】周知のように、圧電ト
ランスは機械振動を伴う共振デバイスであることから、
圧電振動子の安定支持と電極支持の高信頼性化が重要で
あり、これまで支持構造、電極取り出し構造に関して多
数の発明考案がなされている。また圧電トランスは、基
本的に電圧変換素子であり、高電圧電源として注目され
ている。たとえばレーザプリンタの静電気発生用の電源
では、約２０Ｖの直流電源から１ｋＶ〜５ｋＶ程度に昇
圧する。したがって、高電圧を絶縁する工夫も重要な課
題となっている。

【０００６】本発明の課題は、圧電振動子の機械振動を
阻害することなく、振動の節点付近で容易に支持がで
き、かつ、高電圧から絶縁が容易に確保できる圧電トラ
ンスの実装構造を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電ト
ランス素子１１と圧電トランス素子１１を駆動するため
の電源回路部品を搭載した回路基板１４との間を電気的
に接続するために、硬質絶縁板２３の一面に、複数の帯
状導体１６を設けた可撓性絶縁部材１７を接合して、他
面が絶縁された接続部材１９を用い、接続部材１９の帯
状導体の設置面に圧電トランス素子１１を実装し、帯状
導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅと圧電ト
ランス素子１１の入力電極１２ａ，１２ｂ、出力電極１
３ａとを電気的に接続し、圧電トランス素子１１を、そ
の振動節点付近で可撓性絶縁シート１８を巻き付け固定
した後、回路基板１４に装着し、電源回路部品と接続す
る圧電トランス電源の実装構造が、得られる。

【０００８】

【作用】本発明の圧電トランス電源の実装構造によれ
ば、圧電振動子の振動を阻害することなく、振動の節点
付近で容易に支持ができ、かつ、高電圧から絶縁が容易
に確保できる。

【０００９】また、接続部材は、圧電トランス電源のカ
バーを兼ねることから、製造工程の短縮が可能で、低コ
スト化が図れる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態については、
実施例の項で詳細に説明する。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例に係わる圧電ト
ランス電源の実装構造を示す斜視図である。圧電トラン
ス素子１１の内部に複数の内部導体を設け、内部電極と
交互にそれぞれ電気的接続を持たせた１組の外部電極１
２ａ，１２ｂを圧電トランス素子１１の両長辺側面に形
成し入力電極とし、さらに出力電極１３ａを圧電トラン
ス素子１１の短辺端面に形成し、圧電トランスが得られ
る。ここで圧電トランス素子１１の寸法は、４０ｍｍ×
６ｍｍ×１．５ｍｍであり、ＰＺＴ系セラミックを用
い、内部電極はＡｇ−Ｐｂを一体焼結し、外部電極１２
ａ，１２ｂはＡｇを焼き付けにて形成した。

【００１２】一方、圧電トランス素子１１と回路基板１
４とを電気的に接続するための接続部材１９は、硬質絶
縁板２３の片面に、複数の帯状導体１６を設けた可撓性
絶縁部材１７を接合し形成する。ついで帯状導体１６面
に圧電トランス素子１１を装着し、帯状導体１６とはん
だ付け等の方法で接続する。圧電トランス素子１１は、
あらかじめ硬質絶縁板２３の所定の位置に設けた凹状切
り欠き２１を利用し、可撓性の絶縁シート１８を巻き付
けて接続部材１９に固定する。更に、回路基板１４と帯
状導体１６又はピン状導体１６′（図３参照）をはんだ
付け等で電気的に接続する。その後、圧電トランス素子
１１及び接続部材１９の上下面を反転し、接続部材１９
と回路基板１４が圧電トランス素子１１を挟み込むよう
な配置で接続部材１９を回路基板１４にピン等により実
装し、圧電トランス電源を構成した。

【００１３】ここで硬質絶縁板２３は、ガラスエポキシ
系等プリント基板に使用されているものであり、可撓性
絶縁部材（ＦＰＣ）としては、ポリイミド系、ポリエス
テル系等の樹脂である。

【００１４】図２は、本発明の第２実施例で、３つの出
力電極が１３ａ，１３ｂ，１３ｃで構成された圧電トラ
ンス電源の斜視図である。以下第１実施例と同様に圧電
トランス電源を作製した。

【００１５】図３は、本発明の第３実施例で、接続部材
１９と回路基板１４をピン状導体１６′で接続したもの
である。

【００１６】下記の表１は実施例で得られた圧電トラン
ス電源に構成し、評価試験に供した結果の代表例を示し
たものである。圧電トランス素子は、一体積層品（１０
層）であり、負荷にはφ２ｍｍ×２００ｍｍの冷陰極管
を用いた。表１に示すように、従来の絶縁シートを用い
た構造の圧電トランス電源と比較して、本発明の実装構
造の圧電トランス電源は同等以上の特性が得られること
を確認した。

【００１７】

【表１】

【００１８】また、１０００時間のエージング試験の結
果でも特性の劣化は認められない。

【００１９】さらに、本発明の実装構造では、ほかのい
かなる電極形状の圧電トランスを用いた場合でも同等以
上の効果が得られている。

【００２０】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
圧電トランス電源の実装構造では、圧電トランス素子と
回路基板とを電気的に接続するために、硬質絶縁板の片
面に複数の帯状導体を設けた可撓性絶縁部材を接合した
接続部材を用いることにより、機械振動を阻害すること
なく、外面が絶縁体であることから容易に高電圧から絶
縁が確保される。しかも、接続部材は、圧電トランス電
源のカバーを兼ねており、放熱性にも優れ、製造工程が
簡略化でき、低コスト化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係わる圧電トランス電源
の実装構造を示す斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例に係わる圧電トランス電源
の実装構造を示す斜視図である。

【図３】本発明の第３実施例に係わる圧電トランス電源
の実装構造を示す斜視図である。

【図４】本発明により作製した圧電トランス電源の一例
を示す斜視図である。

【図５】従来の一般的な圧電トランス素子を示す概略的
斜視図である。

【図６】従来の圧電トランス電源の実装構造を示す分解
斜視図である。

【符号の説明】

１１ 圧電トランス素子 １２ａ，１２ｂ 入力電極（外部電極） １３ａ，１３ｂ，１３ｃ 出力電極 １４ 回路基板 １６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ 帯
状導体 １６′ ピン状導体 １７ 可撓性絶縁部材 １８ 絶縁シート １９ 接続部材 ２１ 凹状切り欠き ２３ 硬質絶縁板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電トランス素子と前記圧電トランス素
   子を駆動するための電源回路部品を搭載した回路基板の
   間を電気的に接続する圧電トランス電源の実装構造にお
   いて、硬質絶縁板の片面に、複数の帯状導体を設けた可
   撓性絶縁部材を接合して接続部材となし、前記帯状導体
   の設置面に前記圧電トランス素子を実装することを特徴
   とする圧電トランス電源の実装構造。
2. 【請求項２】 前記帯状導体を含む前記可撓性絶縁部材
   と前記回路基板を電気的に接続する方法として、前記帯
   状導体を延長して用いたことを特徴とする請求項１記載
   の圧電トランス電源の実装構造。
3. 【請求項３】 前記可撓性絶縁部材と前記回路基板を電
   気的に接続する方法として、前記帯状導体に代えてピン
   状導体を用いたことを特徴とする請求項１記載の圧電ト
   ランス電源の実装構造。
4. 【請求項４】 前記圧電トランス素子はその振動節点に
   おいて、前記接続部材に可撓性の絶縁シートを巻き付け
   られて固定されたことを特徴とする請求項１記載の圧電
   トランス電源の実装構造。
5. 【請求項５】 前記硬質絶縁板における前記圧電トラン
   ス素子の固定部に凹状切り欠きを有することを特徴とす
   る請求項１記載の圧電トランス電源の実装構造。
6. 【請求項６】 前記接続部材は、上下面を反転し、前記
   圧電トランス素子を挟むように前記回路基板に装着され
   たことを特徴とする請求項１記載の圧電トランス電源の
   実装構造。